國際空間科學與高層大氣物理學聯合研究團隊於2026年11月6日正式發佈針對美國國家航空航天局（NASA）重型運載火箭“太空發射系統”（SLS）阿爾忒彌斯二號（Artemis II）載人繞月發射任務的最新觀測論文：多國高空氣象臺站與全球導航衛星系統（GNSS）監測網數據證實，重型火箭主發動機排出的超高溫水蒸氣與二氧化碳羽流在穿越距地表200至400公里的電離層F層時，通過劇烈的化學複合反應引發了三次明顯的局部電離層空洞效應，局部區域總電子含量（TEC）驟降達3.7個TECU，一度導致途經該空域的高精度GPS定位信號產生明顯的相位閃爍與測距延遲。
阿爾忒彌斯二號火箭撕裂電離層研究披露了哪些核心物理觀測與大氣指標？
- 跨區域高頻無線電與GPS信號監測受擾持續時效：局部等離子體耗盡區在2至3小時內完全自然復原
- 全球用於追蹤本次電離層擾動的地面監測站網絡：超過250個跨大西洋連續運行GNSS參考站（CORS）
空間物理學家在論文中詳細闡釋了這一壯觀現象的化學動力學機制：SLS重型火箭四臺RS-25液氫液氧發動機與上方推進級在點火攀升過程中，每秒向極端稀薄的高層熱層大氣噴射數噸水蒸氣和氫分子。在電離層中，這些中性水分子與環境中的氧正離子（O+）發生極其迅速的電荷交換反應，生成大量水合氫離子並隨後與自由電子發生解離複合。自由電子在短短數分鐘內被大規模快速“中和吞噬”，如同在地球導電等離子體外殼上被高速穿刺出一個巨大的不可見空洞。
電離層等離子體空洞對高精度衛星導航與超視距雷達帶來何種實際干擾？
儘管所謂的“撕裂空洞”屬於暫態物理擾動而非永久性大氣損傷，但其對現代高敏通信與精密制導系統的影響不容忽視。
當GPS衛星發射的L1與L2波段載波信號穿越這種局部電子密度劇烈突變的耗盡區時，由於介質折射率的非均勻跳變，地面雙頻接收機捕獲的信號會出現幾米至十幾米的僞距測距偏差，並誘發高頻載波相位周跳（Cycle Slips）。在火箭發射彈道下方的西大西洋局部海域，部分民航客機與遠洋貨輪報告了短時間的差分GPS精度下降現象；與此同時，依靠電離層反射傳播的高頻（HF）超視距雷達也在該空域觀測到了回波衰減與多普勒頻移畸變。
商業與深空超重型運載火箭高頻發射對地球近地空間環境保護帶來何種新課題？
這項研究的公佈，恰逢全球航天工業全面邁向超重型火箭密集發射的新紀元。
隨着NASA阿爾忒彌斯登月工程、SpaceX星艦（Starship）以及全球商業重型運載工具的發射頻次從過去的每年數次飆升至未來的數十甚至上百次，人類巨型火箭羽流對地球高層中性大氣與電離層等離子體環境的累積擾動效應已正式從單純的學術探究演變爲緊迫的空間環境工程課題。國際空間科學界呼籲，全球主要航天大國應建立統一的火箭發射電離層環境通報與臨近空間預警機制，通過優化上面級點火高度與軌道傾角，將天基運載對民航導航與衛星通信網絡的影響降至最低。
